火车轨道为什么要设计成灯泡形状？

火车运行的一些铁路轨道，为什么要设计成灯泡形状？

作为主要陆运方式之一的铁路运输，在我们的日常生活中扮演着重要角色。在科学技术还不发达的过去，铁路就等同于火车行驶的轨道路线，钢轮行进也是列车在铁轨上运行的传统方式。如今，铁路运输这个词，已涵盖了大家日常出行所涉及到的索道、磁悬浮列车和缆车等非钢轮行进的方式。

当“高铁时代”到来，铁路等级也变得更加复杂，分级也出现了路网等级、客货等级、以及时速等级等不同类别。整体来说，国铁I级低于高铁级，虽然前者包含的一部分是快速铁路，但也存在不少的普通铁路。

而我国的铁路营业里程更是世界第一（共计超过13.9万公里），其中就包含了3.5万公里高铁。虽然，两个正在运行的同向列车，总是会保持相对安全的距离运行，但每辆被机车牵引的列车，都有其既定的行驶路线。比如，在一些地形比较特殊的地方，其铁轨的形状就像灯泡似的。

什么是展线？

从本质上来说，所谓的灯泡形状，其实就是展线的表现形态之一，通常是出现在一些地理位置比较特殊的地方。其主要目的是为了在这种形态的铁路线路上，列车能保持良好的状态运行。因为，列车运行的线路存在一个最大纵坡值，而当地面的自然纵坡比该值更大的时候，便需要通过合理的展线设置来减缓纵坡，比如灯泡线。

设计不同形态展线是减缓纵坡的主要手段

事实上，铁路修建的时候会受到地形的极大限制，当技术人员在设计铁路线路的时候，便需要从实际地形出发，而延长线路便成为了减缓纵坡的主要首手段，尤其是技术条件还相对比较落和的过去。

因为，不管是牵引条件的限制，还是大跨度桥梁和长隧道修建的困难，这都导致了只能通过展线的方式来克服高程障碍。所以，往往那些需要列车进行翻山越岭的地带，便是展线普遍存在的区域。而所谓的“灯泡线”，其实就是当展线长度较大时所使用的一种迂回展线，也被称为复杂展线。

像螺旋线，以及套线这样的方式，其实也属于复杂展线的主要表现形态之一。通常情况下，展线系数的值恒大于1，小于1.3是丘陵地区的展线系数，而小于1.1则是平原地区的展线系数。当然，随着铁路技术的进步，展线系数也因此变得越来越小。我国有多条比较著名的铁路展线，比如，青藏铁路的关角展线群、宝成铁路的观音山展线和马角坝展线。

关于铁路轨道的几何形位

轨道的基本尺寸、相对位置，以及几何形状都是轨道几何形位所包含的特征信息，而动态和静态两种状态下的轨道几何形位在管理上又有所不同。顾名思义，前者意指轨道上有列车运行时的状态，主要通过轨道检查车测量的方式来了解轨道状态；而后者则是没有列车运行时的情况，一般只需要通过道尺，又或是比较小的轨道检查车就可以进行测量。

在实际的工作中，关于铁路轨道几何形位的具体管理，总是会将动态管理和静态管理结合起来。有研究表明，不平顺的轨道是车辆在铁路轨道上出现振动的主要因素。即便只是微小的不平顺情况，也会让列车在时速达到300千米的时候，导致实际的车体震动幅度超出被允许的范围。

由于列车运行主要通过铁路轨道的直接承载实现，而车辆车轮对的几何尺寸又必须和轨道的几何形位结合起来。所以，列车的安全运行在很大程度上都取决于轨道几何形位的控制。与此同时，轨道平顺情况，还会对轮轨的作用力加剧带来直接影响。

虽然，像焊接所导致的轨道不平顺、又或是波形磨耗的短波不平顺幅值都较小，但是，当列车处于高速运行的时候，便会导致轮轨的作用力和冲击所带来的振动幅度变得很大。如果这样的文字表述难以让人有直观感受，那么，我们可以一组具体的实例来具体体现：

不平顺情况：一个0.2mm的迎轮台阶形微小焊缝；

当列车时速达到300千米的时候：轮轨的高频冲击作用动力和低频轮轨力分别可达到722kN和321kN，强烈的噪声也因为中长波不平顺而产生，而轮轨之间剧烈的相互作用甚至还能导致恶性脱轨事故的发生（本质上就是钢轨和轮轴发生断裂）。

简而言之，不管是展线的设计，还是铁路轨道几何形位的管理，本质上都是为了确保列车的运行顺畅而安全。虽然，科学技术的进步让各种形态的展线越来越少的在铁路修建中出现，但其背后所涉及的原理却值得我们花一些时间去了解。而铁路几何形位在实际管理中的重要性，则关乎我们的日常出行安全，这也体现了我们生活中很多司空见惯的现象，其实都蕴藏着莫大的智慧。

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